Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 1999. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 154-159). Also available on the Internet.

The extrusion blow molding process is an important polymer processing operation which involves a complex thermo-mechanical history. / Specimens were obtained from two commercial, blow molding grade, high density polyethylene resins, employing an instrumented Impco reciprocating screw blow molding machine. High speed cinematography was employed in conjunction with a parison pinch-off mold and a transparent blow mold to characterize the dimensional changes of the parison during the parison formation and the clamping and inflation stages. The contact temperature and the heat removal rate were measured during the cooling stage. Numerical methods were employed to investigate the thermal history during various stages. After molding at various operating conditions, the molded specimens were extensively characterized in relation to the distribution of thickness, crystallinity, orientation and impact behavior. / The distributions were analyzed in relation to the data obtained regarding the thermo-mechanical history during the molding process and some theoretical considerations of the relevant flow and heat transfer phenomena.

Thesis (M.S.)--Wildlife and Fisheries Sciences Dept., South Dakota State University, 2009. / Includes bibliographical references (leaves 80-102). Also available via the World Wide Web.

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T13:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_WaniaSilveirada_M.pdf: 3219314 bytes, checksum: a77e30ab714e5583c0203c6f280b4bb0 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Polimeros naturais e sinteticos são utilizados como suporte ns imobilização de inúmeros tipos de recheio incluindo proteinas, enzimas, microorganismos, aditivos alimenticios, pesticidas e compostos com atividade farmacológica / Abstract: Natural and Synthetic Polymers are used as backing s detention of many types of fillings including proteins, enzymes, microorganisms, food additives, pesticides and compounds for pharmacological activity / Mestrado / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientador: Ahmed Attia El-Dash / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nabeshima_ElizabethHarumi_D.pdf: 3097984 bytes, checksum: 77e08e594e028d38f49a3e8469958214 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta pesquisa consistiu em apresentar uma alternativa de utilização da farinha de arroz através da modificação química (fosfatação ou acetilação), agregando-lhe valor e possibilitando ampliar sua utilização como ingrediente alimentício, especialmente na produção de massas alimentícias instantâneas sem glúten. Inicialmente a farinha de arroz foi modificada quimicamente, sendo acetilada ou fosfatada, utilizando-se anidrido acético (0,465; 1,500; 4,000; 6,500 e 7,535g/100g farinha) ou oxicloreto de fósforo (0,018; 0,030; 0,059; 0,088 e 0,100g/100g farinha), respectivamente. Observou-se que a adição de grupos químicos modificou as propriedades de viscosidade, propriedades térmicas e características dos géis. As farinhas modificadas obtidas em diferentes graus de substituição foram utilizadas na formulação das massas alimentícias, misturada com farinha de arroz nativa, 0,5% de emulsificante (estearoil lactil lactato de sódio), água para obter 23% de umidade final e a seguir submetida ao processo de extrusão termoplástica (Brabender de rosca única). Foi utilizada a Metodologia de Superfície de Resposta do tipo composto central rotacional de 2a ordem, para estudar os efeitos físicos, de cozimento da massa alimentícia, de textura e de propriedades de pasta das variáveis independentes. Numa primeira etapa foram estudados teores de anidrido acético utilizados no preparo das farinhas de arroz acetiladas e temperaturas da penúltima zona do extrusor (84; 90; 105; 120 e 126°C) e numa segunda etapa, teores de oxicloreto de fósforo utilizado na formulação de farinhas de arroz fosfatadas e as mesmas condições de temperatura da 2a zona do extrusor citada acima. Observou-se que a combinação de farinha de arroz acetilada e utilização de temperaturas de extrusão menores que 120°C no preparo de massas alimentícias resultaram na diminuição do índice de solubilidade em água (ISA) e das propriedades de cor (valor a e b). A perda de sólidos aumentou com o aumento das duas variáveis, sendo que o maior valor obtido (8,89%) foi ainda considerado aceitável. A elasticidade sofreu influência somente da temperatura, onde o seu aumento provocou valores baixos desta propriedade. Na segunda etapa, usando farinha de arroz fosfatada para produção de massas alimentícias, a temperatura de extrusão afetou principalmente o índice de absorção de água (IAA), o índice de solubilidade em água (ISA) e as propriedades de viscosidade. As concentrações de oxicloreto de fósforo na farinha modificada tiveram maior influência sobre as propriedades de cozimento e de textura. A combinação dessas variáveis, nas condições utilizadas, resultou na diminuição do IAA e do peso das massas cozidas e aumento da adesividade e do tempo de cozimento. As massas alimentícias apresentaram tempos de cozimento entre 3,40 a 5,30 minutos / Abstract: This research consisted to present an alternative use to rice flour modified chemically (phosphatation or acetylation), adding value and increasing its use as food ingredient, specially in gluten free instant pasta production. The rice flour was modified chemically, being acetylated or phosphated, using acetic anhydride (0.465; 1.500; 4.000; 6.500 and 7.535g/100g flour) or phosphorus oxychloride (0.018; 0.030; 0.059; 0.088 and 0.100g/100g flour), respectively. It was observed that the addition of chemical groups modified the viscosity, thermal and gel properties. To the pasta formulation, each modified flour with different degree of substitution was mixed with native rice flour, 0.5% emulsifier (sodium stearoyl lactylate), water to obtain 23% final humidity and submitted to thermoplastic extrusion (Brabender single-screw). Response Surface Methodology of the type central rotational composed of 2a order was used to study the physical, pasta cooking properties, texture and pasta properties of the independent variables. In the first stage, it were studied the percentage of acetic anhydride used in the rice flour acetylation and temperature of the 2ª zone of extruder (84; 90; 105; 120 and 126°C) and in the second stage, the percentage of phosphorus oxychloride used in the rice flours phosphation and the same temperature of the 2a zone of extruder cited above. It was observed the combination of acetylated rice flour and estrusion temperature smaller than 120°C, showed a reduction of the water solubility index (WSI) and of the properties of color (value a and b). The solids loss increased with increase of both variables, but the higher value (8.89%) was still adequate. The elasticity suffered influence only the temperature, it increased with the decreasing of this value. In the second stage, using for phosphated flour, the extrusion temperature affected mainly the cooking and color properties of the pastas. The modified flour with phosphorus oxychloride influenced the texture and cooking properties. The combination of these variables, in the used conditions, resulted in decreasing of gain of weight and increasing of stickness and the cooking time. The pasta showed cooking time between 3.40 to 5.30 minutes / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T05:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PampaQuispe_NoeBenjamin_D.pdf: 4048674 bytes, checksum: 584228b9ad826cb07274497b4df107b0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nanocompósitos poliméricos são novos materiais de grande interesse devido à sua favorável relação custo/benefício com a incorporação de pequenas quantidades de carga mineral, aumentado sua resistência térmica, retardante de chama e propriedades mecânicas dos polímeros. O processamento por fusão tem sido empregado com sucesso na preparação de nanocompósitos de polímero e argila usando diversos termoplásticos (commodities e de especialidade). Neste trabalho, poli[tereftalato de butileno], PBT, de reciclagem primária foi reforçado com argilas do tipo montmorilonita organicamente modificadas (MMT). O processo de preparação a partir do fundido, em extrusora de rosca dupla, foi empregado para obter compostos de PBT reciclado e MMT, em função da velocidade de rotação e tipo de nanoargila. Análises morfológicas de Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) sugerem uma esfoliação parcial ou inicial da argila na matriz de PBT reciclado quando se usa a Cloisite 25A, menos organofílico, mas uma intercalação usando a Cloisite 20A. Análises de DMTA (modo de flexão), TGA e reológicas também foram sensíveis em mostrar diferenças entre os tipos de MMT e o efeito da rotação da rosca da extrusora ou taxa de cisalhamento usadas. Corpos de prova moldados por injeção foram preparados para caracterização mecânica. Foi verificada uma melhoria no módulo de elasticidade sob tração dos nanocompósitos de PBT reciclado quando comparado ao composto virgem e ao reciclado sem cargas, em especial usando a argila organicamente modificada Cloisite 25A. / Abstract: Polymeric nanocomposites are novel materials of huge interest due to their favorable cost/performance ratio with low amount of nanofillers, increasing thermal resistance, flame retardancy and mechanical properties of polymers. Polymer clay nanocomposite systems were successfully prepared by melt compounding using several thermoplastics (commodities and specialties). In this work, primary recycled poly(butylenes terephtalate), PBT, is being used to be reinforced with organic modified montmorillonite clays (MMT). Melt compounding with a twin-screw extruder was used to prepare recycled PBT/MMT compounds as a function of screw speed and grade of nanoclay. Morphological analysis X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM) suggested that a partial or initial exfoliation of the nanoclay in the PBT compounds was achieved when using the grade Cloisite 25A, less organophylic, but an intercalation when using Cloisite 20A. DMTA (flexural mode), TGA and rheological characterizations were also sensitive to show differences between organoclay grades and the effect of screw speed or shear rate used. Injection molded specimens were prepared for mechanical characterization. It was found that tensile modulus of the recycled PBT nanocomposites was improved when compared to the virgin and recycled net PBT, specially using the organoclay grade Cloisite 25A. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Vivaldo Silveira Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_AlexandreConsul_M.pdf: 28710433 bytes, checksum: dd88ab66a072eb5070a05416b953f5c6 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O trabalho a seguir apresenta as principais ferramentas necessárias para o controle do processo de extrusão baseado na densidade e umidade do produto extrusado úmido. Para facilitar a compreensão da aplicação do controle avançado, revisa-se alguns conceitos básicos da teoria clássica de controle. Devido à complexidade deste processo, orientado pela transformação bio-polimérica da matéria-prima farino-lipídico-protéica a certa umidade ao longo da extrusora, são retomados alguns conceitos de estatística, a fim de compor um modelo experimental para as principais variáveis independentes e de processo na extrusão. Estudou-se a relação estatística significativa entre as variáveis independentes: vazão de farinha, vazão de vapor, vazão de água e rotação de helicóide do extrusor e as variáveis de processo: densidade e umidade do produto extrusado úmido, temperatura de saída e pressão de saída da extrusora. Para o completo entendimentos destas relações, são correlacionados as variações dos teores de umidade, lipídios, proteínas e carboidratos da farinha a ser extrusada. Ainda como importante parâmetro industrial é realizado o balanço de energia para o processo em questão através da energia mecânica específica ('SME') e energia térmica específica ('STE'). Devido à aplicação industrial deste trabalho, o controle da densidade e umidade do produto extrusado úmido é na verdade baseado no controle da relação empírica entre a temperatura e pressão na saída da extrusora. Dessa forma, o custo de instalação e precisão, enfatizando a necessidade de repetibilidade na medida de temperatura e pressão de saída, se tomam muito mais viáveis quando os mesmos são comparados com a medida de densidade e umidade para o produto extrusado na saída da extrusora. Equipamentos para a medida precisa de densidade para produtos sólidos-úmidos aplicam princípio nuclear e para a medida de umidade são empregados instrumentos com sofisticados espectros de infravermelho associados a sistemas óticos internos. A fim de estudar-se a viabilidade deste modelo, foi realizado um planejamento composto central (4 variáveis independentes), com pontos axiais e a inclusão de alguns pontos aleatórios de interesse prático, a fim de obter-se um modelo mais robusto. Para tanto foram avaliadas três receitas típicas na indústria de rações de animais, a fim de representar-se a maioria dos produtos comerciais recomendados para cachorros e gatos. Através do conhecimento profundo das variáveis de processo, utilizou-se alguns experimentos para o entendimento do processo quanto à natureza da resposta, como a linearidade e a variação da resposta com o tempo. Estes experimentos informaram sobre o comportamento das curvas de reação para as variáveis independentes isoladamente. Atendendo a necessidade para a aplicação de estratégias de controle não lineares e/ou neurais o processo demonstrou-se com resposta em um único sentido com a perturbação, não linear e variante com o tempo. Este estudo foi comprovado pela aplicação da teoria de controle para processos lineares com perturbações lineares isoladas. Finalmente, é utilizado o conhecimento adquirido no estudo do processo de extrusão e da avaliação da curva resposta experimental das perturbações isoladas para o projeto de um algorítimo de controle baseado na estratégia de controle MIMO 2 x 2. Este controle foi testado através do controlador neuro-adaptativo 'Model Free Adaptive' (MFA), demonstrando resultados preliminares satisfatórios para o controle simultâneo da temperatura e pressão de saída de um extrusor de eixo simples, empregando como variáveis manipulativas a proporção de vapor / água e a vazão de farinha de alimentação respectivamente para as variáveis de processo citadas / Abstract: The present study informs about the main features of extrusion control processes, based on product-wet density and moisture. To comprehend the study, some background of the classic control theory is provided. The process complexity, provided by formation of a bio-polymer from carbohydrate-lipid-protein raw materials, requires analysis using statistical concepts to build an experimental model for the principal extrusion process variables. Significant statistical relationships were evaluated between the following independent variables: meal feed rate, steam feed rate, water feed rate and extruder screw speed; and dependent variables: wet product density and moisture, extruder die temperature and die pressure. The process energy and mass balance were described using the Specific Mechanical Energy ('SME') and Specific Thermal Energy ('STE') concepts. To facilitate the industrial application of this study, the wet density and moisture control is evaluated by an experimental empirical relationship between die temperature and die pressure. Die temperature and die pressure measurements are more feasible when compared with wet product density and moisture measurements due to ease of installation and measurement precision. Suitable equipment for the wet-solid product density measurements apply the nuclear principle, where safety is a concern; and moisture measurements use sophisticated devices with any combination of infrared and optical systems. In order to evaluate the model application, a box experimental design was used with four independent variables, star points and some random points resulting from extrusion operation experience. Three typical dry recipes used in the pet food industry were tested, representing the majority of retail products for dogs and cats. Applying the knowledge of extrusion process variables, several experiments were run to understand the process responses, such as linearity and control parameters. These experiments showed the influence of isolated independent variables to the dependent variables. The process was characterized by presenting a one way, non-linearity and time varying response, suitable for non-linear and neural controllers. Classic control theory was applied to evaluate each perturbation. The knowledge gained from an extrusion process and experimental response curve analysis from isolated perturbation was applied to build a control algorithm based on MIMO 2 X 2 control strategy. This model was tested by the neural-adaptive ' Model Free Adaptive' (MFA) controller. Initial satisfactory results were observed from the simultaneous control of die temperature and die pressure on a single screw extruder, using as manipulative variables the ratio of steam / water and the meal feed rate respectively / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

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Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_LilianeSamaraFerreira_M.pdf: 4562587 bytes, checksum: 0ee5828360fc15cbd08b98c4070e5bd3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesse trabalho, nanocristais de celulose (CNC) foram obtidos por hidrólise de fibras de algodão, utilizando-se três diferentes ácidos: ácido sulfúrico, clorídrico e fosfórico. Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e transmissão (TEM) confirmaram que as condições de hidrólise empregadas foram adequadas para isolar seus nanocristais. No entanto, foi também possível observar a presença de uma pequena fração de fibras não totalmente hidrolisadas em todas as amostras analisadas. Imagens de microscopia óptica por luz polarizada (PLM) revelaram que o processo de secagem por liofilização dos CNC conduz à formação de aglomerados com dimensões micrométricas. Modificações químicas nas superfícies dos CNC, empregando-se ácido acético e cloreto de hexanoíla, foram conduzidas com o objetivo de diminuir o seu caráter hidrofílico. As modificações foram confirmadas por espectroscopia na região do infravermelho e por imagens de PLM das suspensões dos CNC. Compósitos de acetato de celulose (CA), reforçados com CNC, foram preparados por extrusão, utilizando-se dois procedimentos para a incorporação da carga na matriz: mistura direta e masterbatch, sendo esse último conduzido na tentativa de evitar a etapa de liofilização, onde ocorre a formação de aglomerados de nanocristais. Ensaios mecânicos mostraram que não houve aumento significativo nas propriedades mecânicas para os compósitos preparados por mistura direta. Entretanto, compósitos preparados por masterbatch apresentaram aumento no módulo de Young em torno de 5% e 14%, para composições contendo 10 e 15 % nanocristais em massa, respectivamente. Esses resultados evidenciam a importância das condições de hidrólise para obtenção das nanopartículas, como também da escolha do método de preparação do compósito de forma a promover a menor formação de aglomerados e melhor dispersão da carga na matriz / Abstract: In this work, cotton fiber cellulose nanocrystals (CNC) were obtained by acid hydrolysis using three different acids: sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electron micrographs confirmed that the acid hydrolysis conditions used were efficient to isolate their nanocrystals. However, in all samples analyzed, it was possible to observe the presence of some partially hydrolyzed fibers. Polarized Light Microscopy (PLM) showed that the freeze-drying process led to the formation of small CNC agglomerates with micron dimensions. CNC surface functionalization was carried out with the purpose of reducing the hydrophilic character, by using acetic acid and hexanoyl chloride. Chemical modifications at the surface were confirmed by infrared spectroscopy and the hydrophilic character decrease was confirmed by PLM images of the functionalized CNC. Cellulose acetate composites, reinforced with CNC, were obtained by melt extrusion using two techniques for the introduction of reinforcing agent: direct mixing and masterbatch. The latter were carried out prevent CNC agglomeration formation due to the freeze-drying process. Mechanical tests showed that there was no significant increase in of the composites prepared by direct mixing mechanical properties. However, composites prepared from masterbatch showed a 5% and 14% increase in Young's modulus for 10 and 15 wt% CNC content, respectively. These results show the importance of the hydrolysis conditions on the nanoparticle synthesis, as well as the choice of an appropriate reinforcing agent load method so as to avoid agglomeration and increase load dispersion in the matrix / Mestrado / Mestra em Química

Yes / Extrusion is one of the fundamental production methods in the polymer processing industry and is used in the production of a large number of commodities in a diverse industrial sector. Being an energy intensive production method, process energy efficiency is one of the major concerns and the selection of the most energy efficient processing conditions is a key to reducing operating costs. Usually, extruders consume energy through the drive motor, barrel heaters, cooling fans, cooling water pumps, gear pumps, etc. Typically the drive motor is the largest energy consuming device in an extruder while barrel/die heaters are responsible for the second largest energy demand. This study is focused on investigating the total energy demand of an extrusion plant under various processing conditions while identifying ways to optimise the energy efficiency. Initially, a review was carried out on the monitoring and modelling of the energy consumption in polymer extrusion. Also, the power factor, energy demand and losses of a typical extrusion plant were discussed in detail. The mass throughput, total energy consumption and power factor of an extruder were experimentally observed over different processing conditions and the total extruder energy demand was modelled empirically and also using a commercially available extrusion simulation software. The experimental results show that extruder energy demand is heavily coupled between the machine, material and process parameters. The total power predicted by the simulation software exhibits a lagging offset compared with the experimental measurements. Empirical models are in good agreement with the experimental measurements and hence these can be used in studying process energy behaviour in detail and to identify ways to optimise the process energy efficiency.